Аккумуляция газовых гидратов в порах в процессе уплотнения наращиваемой реологически слоисто-неоднородной среды осадков
Категория: 14-1
УДК 550.31
Е.И. Суетнова
Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва, Россия
Проведено моделирование процесса накопления газовых гидратов из растворенного в насыщающем флюиде газа при накоплении и уплотнении осадков вязкоупругой реологии. Показано, что если накапливаются менее вязкие осадки поверх более вязких, финальная гидратонасыщенность оказывается больше, чем при однородном осадконакоплении, когда в ходе седиментации накапливались либо только более вязкие осадки, либо только менее вязкие. Результаты модельных расчетов при различных условиях седиментации демонстрируют, как накопление менее вязких осадков поверх более вязких убыстряет процесс уплотнения по сравнению с накоплением только более вязких осадков и увеличивает скорость гидратонакопления в зоне стабильности гидратов метана в земной коре в течение такого же периода времени. Превышение гидратонасыщенности по сравнению с вариантом однородного осадконакопления зависит от времени, в течение которого происходит понижение вязкости осадков, поступающих на дно.
Ключевые слова: седиментация, газовые гидраты, уплотнение, реология, численное моделирование.
Литература
Гинсбург Г.Д., Соловьев В.А. Субмаринные газовые гидраты. ВНИИОкеангеология, 1994. 199 с.
Суетнова Е.И. Уплотнение неоднородных осадков вязкоупругой реологии // Физика Земли. 2003. № 1. С.77–83.
Суетнова Е.И. Накопление газгидратов и уплотнение накапливающихся осадков: проблема взаимовлияния процессов // Докл. РАН. 2007. Т. 415, № 6. С.818–822.
Суетнова Е.И. Влияние режима осадконакопления и уплотнения осадков в субаквальных условиях на аккумуляцию газгидратов в зоне их стабильности // Физика Земли. 2008. № 9. С.65–70.
Cуетнова Е.И. Влияние реологических и гидродинамических свойств накапливающихся осадков на процессы уплотнения и гидратонакопления (по результатам математического моделирования) // Изв. вузов. Сер. Геология и разведка. 2009. № 1. С.52–55.
Суетнова Е.И. Аккумуляция газовых гидратов в морском дне при последовательном накоплении осадков с различными транспортными свойствами // Докл. РАН. 2011. Т. 438, № 6. С.813–816.
BenClennell M., Hovland M., Booth J.S., Henry P., Winters W.J. Formation of natural gas hydrates in marine sediments. 1. Conceptual model // J. Geophys. Res. 1999. V. 104, N B10. P.22985–23003.
Davie M.K., Buffett B.A. A numerical model for the formation of gas hydrate below the seafloor // J. Geophys. Res. 2001. V. 106, N B1. P.497–514.
Davie M.K., Buffett B.A. Sources of methane for marine gas hydrate: inferences from a comparison of observations and numerical models // Earth Planet. Sci. Lett. 2003. V. 206, N 1/2. P.51–63.
Davie M.K., Zatsepina O.Ye., Buffet B.A. Methane solubility in marine hydrate environments // Marine Geology. 2004. V. 203. P.177–184.
Hyndman R.D., Davis E.E. A mechanism for the formation of methane hydrate and seafloor bottom simulating reflectors by vertical expulsion // J. Geophys. Res. 1992. V. 97. P.7025–7041.
Liu X., Flemings P.B. Dynamic multiphase flow model of hydrate formation in marine Sediments // J. Geophys. Res. 2007. V. 112, N B03.101. Doi:10.1029/2005JB004227.
Rempel A.W., Buffet B.A. Formation and accumulation of gas hydrates in porous media // J. Geophys. Res. 1997. V. 102, N B5. P.10151–10164.
Sloan E.D. Clathrate Hydrates of Natural Gases. N.Y.: Marcel Dekker, 1998. 705 p.
Suetnova E.I., Vasseur G. 1-D Modelling rock compaction in sedimentary basin using visco-elastic rheology // Earth Planet. Sci. Lett. 2000. V. 178. P.373–383.
Xu W., Ruppel B.A. Predicting the occurrence, distribution, and evolution of methane gas hydrate in porous marine sediments // J. Geophys. Res. 1999. V. 104, N B3. P.5081–5095.
Zatsepina O.Ye., Buffett B.A. Phase equilibrium of gas hydrate: implication for the formation of hy-drate in the deep sea floor // Geophys. Res. Lett. 1997. V. 24, N 13. P.1567–1570.
Сведения об авторе
СУЕТНОВА Елена Ивановна – доктор физико-математических наук, ведущий научный
сотрудник, Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. 123995, ГСП-5, Москва, Д-242,
ул. Большая Грузинская, д. 10, стр. 1. Тел.: 8(499)254-92-95. E-mail: Elena_suetnova@mail.ru